Полупроводниковые приборы

Полупроводниковый диод. Спо­собность p – n -перехода пропускать ток в одном направлении и практи­чески не пропускать его в противо­положном направлении используется в приборах, называемых полупровод­никовыми диодами.

Индий

Полупроводни­ковые диоды изготовляются чаще всего из кристаллов кремния, в ко­торых благодаря соответствующим примесям создаются соприкасаю­щиеся между собой области с элект­ронной и дырочной проводимостями. Если, например, на пластинку крем­ния с электронной проводимостью на­плавить каплю индия, то поверхностный слой кремния, в кото­рый проникнут на некоторую глуби­ну атомы индия, станет дырочным по­лупроводником. Тогда между облас­тями кремния с электронной и дырочной проводимостью возникает p – n -переход.

На рисунке а показано устрой­ство одного из полупроводниковых диодов, на рисунке б его услов­ное обозначение. Основная часть диода представляет собой пластин­ку кремния 1 с наплавленным ин­дием 2, которая помещена в метал­лический корпус, предохраняющий кристалл от внешних воздействий. К кремнию и индию присоединяют выводы 3 и 4, изолированные от кор­пуса. Способность p – n -перехода про­пускать ток практически только в од­ном направлении используется для преобразования с помощью диода пе­ременного тока в постоянный (точ­нее — в пульсирующий) ток. Отно­шение значения прямого тока к зна­чению обратного при напряжении 1 В называется коэффициентом вы­прямления. В хороших диодах коэф­фициент выпрямления достигает зна­чений порядка 10⁶.

Область рабочих напряжений по­лупроводникового диода ограничена со стороны малых напряжений из-за повышения сопротивления p – n -перехода с уменьшением прямого на­пряжения. Максимальное значение рабочего напряжения диода опреде­ляется напряжением пробоя p – n -перехода при обратном напряжении.

Достоинствами полупроводнико­вых диодов являются малые раз­меры и масса, длительный срок служ­бы, высокая механическая проч­ность, высокий коэффициент полез­ного действия. Существенный недос­таток полупроводниковых диодов — зависимость их параметров от темпе­ратуры.

Транзистор

Слово «транзистор» происходит от ан­глийских слов transfer — переносить и re­sistor — сопротивление.

Тран­зисторы являются главной частью радиоприемников, магнитофонов, те­левизоров и других приборов. Тран­зистор представляет собой полупро­водниковое устройство с двумя p – n -переходами. С помощью соответствующих при­месей в кристалле германия или кремния создают три области: между двумя областями 3 и 5 с проводи­мостью р-типа создают слой 2 с про­водимостью n-типа, называемый ба­зой. Одна из разделен­ных базой областей называется эмит­тером, а вторая — коллектором. Та­ким образом, между эмиттером и ба­зой, а также коллектором и базой со­здаются два p – n -перехода 4 и 6, пропускные направления которых противоположны. Электроды 8 и 10 — это выводы эмиттера и коллектора, электрод 9 — вывод базы, 7 — изоля­торы, 1 — защитный кожух. На рисунке а показано условное изображение транзистора р — п — р, а на рисун­ке б — транзистора п — р —п.

В ключение транзистора в цепь. Оба p – n -перехода соединяют с дву­мя источниками тока. При этом переход «эмиттер — база» включают в пропускном, а переход «кол­лектор — база» в запирающем на­правлении. Цепь, в которую вклю­чены эмиттер и база, называют цепью эмиттера, а цепь, в которую вклю­чены база и коллектор, называют це­пью коллектора

Пока цепь эмиттера разомкнута, в цепи коллектора ток очень мал, так как сопротивление этого p – n -перехода для основных носителей (электронов в базе и «дырок» в кол­лекторе) в запирающем направлении велико. Как только замыкают цепь эмиттера, «дырки» — основные но­сители заряда эмиттера — переходят из него в базу, создавая ток в этой цепи. При этом значительная часть «дырок» проникает из базы в коллектор, так как для «дырок» — неос­новных носителей заряда базы — та­кой переход является пропускным и они создают ток в цепи коллек­тора.

13